условие

log9(2x)log15(2x)log15xlog25xlog259

шаг 1.Область допустимых значений

Под первыми логарифмами стоит 2 − x, под вторыми — x; основания 9, 15, 25 постоянные. Нужны положительные аргументы и ненулевой знаменатель.

ОДЗ
2x>0,x>0
0<x<2
log15xlog25x0
x1
ОДЗ012
+
x

Из 2 − x > 0 и x > 0 получаем 0 < x < 2. Знаменатель равен (1/ln15 − 1/ln25)·ln x; скобка — ненулевая постоянная, поэтому он обнуляется только при ln x = 0, то есть x = 1. ОДЗ: (0; 1) ∪ (1; 2).

шаг 2.Сводим к логарифму по основанию x

Переводим все логарифмы к натуральным Преобразования логарифмов и ОДЗ
Главное правило
Сначала выписываем ОДЗ, потом преобразуем логарифмы. Каждое тождество ниже верно только на своей области — меняя её по ходу, легко потерять или добавить решения. Сам логарифм logab требует a>0,a1,b>0.
Степень выносим с модулем
Тождество logabn=nlogab верно только при b>0. При чётном показателе b2k определено и для b<0, поэтому обязателен модуль:
logab2k=2kloga|b|
У нас 16log3(x+1)6=log3|x+1|. Без модуля потеряли бы ветку x<1 и корень x=4.
Коэффициент внутрь — расширение ОДЗ
Обратный ход clogab=logabc при чётном c расширяет область: 2logax=logax2 — слева x>0, справа x0. Появляются посторонние корни x<0; держим исходное b>0 или сразу пишем модуль.
Свернуть в один — можно
logaf+logag=loga(fg)
logaflogag=logafg
ОДЗ уже требует f>0 и g>0 — держим его, свёртка ничего лишнего не вносит.
Развернуть в сумму/разность — опасно
loga(fg) определён при fg>0, logafg — при fg>0 (в том числе оба множителя отрицательны). Разбивая на logaf±logag, силой требуем f>0,g>0 и теряем эту ветку. Корректно — только с модулями:
loga(fg)=loga|f|+loga|g|
Смена основания — безопасно
logab=logcblogca и logab=1logba — область не меняется (нужно c>0,c1, для второй b1).
Основное тождество
alogab=b(b>0), logaak=k — удобно при потенцировании и записи числа как логарифма (c=logaac).
и в числителе, и в знаменателе выносим общий множитель. Разности логарифмов чисел дают одинаковый множитель ln(5/3), который при делении сокращается.
log9(2x)log15(2x)=(1ln91ln15)ln(2x)
log15xlog25x=(1ln151ln25)lnx
1ln91ln15=ln53ln9ln15,1ln151ln25=ln53ln15ln25
log9(2x)log15(2x)log15xlog25x=ln25ln9ln(2x)lnx
=log925logx(2x)

ln 15 − ln 9 = ln(5/3) и ln 25 − ln 15 = ln(5/3) — одинаковы и при делении сокращаются. Остаётся отношение (ln 25)/(ln 9) = log₉25 и (ln(2 − x))/(ln x) = log_x(2 − x).

шаг 3.Оцениваем правую часть

Постоянный множитель log₉25 = 1/log₂₅9 переносим вправо. Основание x переменное, поэтому знак log_x(2 − x) задаём рационализацией Метод рационализации
Если нужен только ЗНАК выражения (например, для метода интервалов), не решаем его напрямую — определяем знак по таблице: знак слева совпадает со знаком справа (на ОДЗ), а правое выражение проще. Третий столбец — ОДЗ.
logaflogag(a1)(fg)a>0,a1,f,g>0afag(a1)(fg)a>0,a1|f||g|(fg)(f+g)любыеfgfgf,g0
Множитель (a1) задаёт направление: при a>1 он положителен (знак как у fg), при 0<a<1 — отрицателен, знак переворачивается.
, сравнивая с log_x 1 = 0.
log925logx(2x)log259
log925=1log259logx(2x)log2529
logx(2x)(x1)((2x)1)=(x1)2

log₉25 = 1/log₂₅9 > 0, деление на него знак не меняет; справа получаем (log₂₅9)² > 0. Знак log_x(2 − x) совпадает со знаком (x − 1)((2 − x) − 1) = −(x − 1)².

шаг 4.Вывод

На всей ОДЗ множитель −(x − 1)² < 0 (ведь x ≠ 1), поэтому log_x(2 − x) отрицателен, а правая часть (log₂₅9)² положительна. Значит, неравенство выполнено в каждой точке ОДЗ.

logx(2x)<0<log2529(на всей ОДЗ)
ответ012
+
x

Решение совпадает с ОДЗ: (0; 1) ∪ (1; 2).

ответ

x(0;1)(1;2)